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燒成高鋁電爐爐頂磚是采用向燒結(jié)礬土物料中加入粘土結(jié)合粘土)而生產(chǎn)的。因此，它們的結(jié)構(gòu)主要由燒結(jié)礬土顆粒決定，所以燒結(jié)礬土顆粒的體積變化，要然會引起耐火磚的宏觀體積變化，這對耐火磚的尺寸準(zhǔn)確性、密度和耐火性能，都會產(chǎn)生不利的影響。這種耐火材料的燒成，實(shí)際上是燒結(jié)礬土顆粒與結(jié)合粘土在一起燒結(jié)。在這一過程中，由于致密的剛玉相能按下式反應(yīng)轉(zhuǎn)變成密度較低的莫來石而產(chǎn)生膨脹。

在各種高鋁耐火材料中，Al2O3≈70％的耐火材料的膨脹量大。這可用莫來石的化學(xué)組成來解釋，因?yàn)槠浣M成接近3：2型莫來石的組成。解決這一問題的關(guān)鍵是控制其化學(xué)組成以改變高鋁耐火材料中的礦物結(jié)構(gòu)以及使化學(xué)成分趨于均勻化，從而達(dá)到控制高鋁耐火材料的過分膨脹的目的。
高鋁耐火材料(磚)燒成時(shí)的莫來石化過程所產(chǎn)生的小的莫來石晶粒，都在燒結(jié)礬土顆粒外圍及顆粒內(nèi)部形成，它不僅趨向于推動(dòng)顆粒分離，而且會導(dǎo)致顆粒破裂，從而使材料內(nèi)部產(chǎn)生薄弱結(jié)構(gòu)。通過眾多的試驗(yàn)研究的結(jié)果得出：高鋁耐火材料內(nèi)部產(chǎn)生的這種薄弱結(jié)構(gòu)是與所用燒結(jié)礬土顆粒中的熔劑有關(guān)的。
因?yàn)槿蹌┙档土嗽摲N耐火材料的耐火度，使之在燒成時(shí)所形成的液相大大增加。在這種情況下，由于燒結(jié)礬土顆粒中玻璃相過多和莫來石支承骨架不足而使耐火性能嚴(yán)重下降。由此就不難推斷，高鋁耐火材料中玻璃相含量高時(shí)，其Al2O3含量高也可能會變成無關(guān)緊要和失去意義。
解決熔劑的不利影響，鐙達(dá)建議可以通過摻入較純的合成高鋁物料細(xì)粉或者盡量減少結(jié)合粘土的用量，以使熔劑的不利影響降低到低限度。采用這些措旋可降低莫來石的生成量，從而減少耐火磚在燒成時(shí)的膨脹。所有這些措施都有助于改進(jìn)高鋁耐火材料的高溫性能，并抵制其高溫形變。
改變燒結(jié)礬土物料中的礦相結(jié)構(gòu)特性，可導(dǎo)致獲得體積更加穩(wěn)定的燒結(jié)礬土顆粒和一定數(shù)量的玻璃相。因?yàn)檫@種玻璃相在高溫下即為液相，它為熔劑擴(kuò)散到燒結(jié)礬土表面提供了通道，并與基質(zhì)反應(yīng)，在顆粒表面形成一層滑膜，這種滑膜是導(dǎo)致該材料過早變形的原因。
因此，當(dāng)高鋁耐火材料在制造和使用時(shí)產(chǎn)生過大膨脹時(shí)，要然會導(dǎo)致其耐火性能下降，并在高溫時(shí)易于變形，在使用過程中會導(dǎo)致砌體疏松，從而降低它們的使用壽命。
不過，適量的熔劑對改進(jìn)燒結(jié)礬土的密度是有作用的，特別是對氣孔率和常溫耐壓強(qiáng)度有重要影響。因?yàn)樗�可使燒結(jié)礬土顆粒的體積密度更高，具有理想的幾何形狀。我們早已了解到，決定燒結(jié)礬土物料能否作為高級原料使用的一項(xiàng)重要因素，是燒結(jié)礬土的化學(xué)和礦物組成對耐火磚的耐火性能的影響程度，因?yàn)樵�料組成中熔劑含量適當(dāng)增加，會導(dǎo)致在燒結(jié)礬土中形成富莫來石支架的基質(zhì)。這方面的顯著效果是選用這種原料生產(chǎn)的耐火材料，由于密度高、基質(zhì)部分Al2O3含量分布均勻，因而抗高溫荷重能力高。此外，這種耐火材料的熱穩(wěn)定性也高。
采用預(yù)合成高鋁物料作基質(zhì)，可明顯地提高高鋁耐火材料的致密度和耐火性能。這是因?yàn)�，加入合成原料時(shí)其膨脹減少了。
膨脹減少的原因是它們比礬土一粘土組成物純度提高了。通常，燒成高鋁耐火材料(磚)中溶質(zhì)適當(dāng)增加，可使之在燒成時(shí)加速莫來石的形成。因?yàn)槿苜|(zhì)起著助熔劑的作用，它們作為活化中心加速了固體狀態(tài)的反應(yīng)，尤其是在這種狀態(tài)下所形成的玻璃相增進(jìn)了催化作用，并使反應(yīng)物更加緊密接觸。采用加入預(yù)合成原料生產(chǎn)的高鋁耐火材料(磚)，與礬土一粘土質(zhì)高鋁耐火材料磚)相比，其開始沉陷的溫度較高，而且沉陷量也較少。眾多的研究結(jié)果都表明，高鋁耐火材料質(zhì)量的改進(jìn)，與其氣孔率并沒有關(guān)系。顯然，合乎邏輯的解釋是，應(yīng)用膨脹小的預(yù)合成原料和較純的基質(zhì)，能明顯地提高高鋁耐火材料的質(zhì)量。
當(dāng)采用預(yù)合成高鋁質(zhì)原料作顆粒時(shí)，由于在預(yù)合成時(shí)發(fā)生的礦物和結(jié)構(gòu)上的變化，使得該顆粒料變得更加穩(wěn)定，所以在燒成時(shí)即使再加新的結(jié)合粘土，其膨脹也會小，因而有利于致密結(jié)構(gòu)的形成。
由以上的討論可以得出，這種預(yù)合成顆粒的體積穩(wěn)定性高，可使高鋁耐火磚更加致密，Al2O3在基質(zhì)中分布均勻，并形成了富莫來石骨架。因而這種耐火材料是一種抗蝕性能高的理想的高鋁耐火材料。
利用預(yù)合成高鋁質(zhì)物料，可為制磚提供一種結(jié)構(gòu)理想的(主要是非規(guī)則的)體積穩(wěn)定的顆粒，非規(guī)則的預(yù)合成高鋁質(zhì)物料顆粒外形，可導(dǎo)致形成交錯(cuò)互鎖的致密結(jié)構(gòu)。同時(shí)，顆粒中Al2O3含量和高鋁耐火材料(磚)基質(zhì)中的Al2O3含量分布合理，從而提高了該耐火材料在高溫下的荷重性能(荷重軟化溫度高)。
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